金屬材料 單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法-編制說明

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

根據(jù)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國標(biāo)委發(fā)[2020]第48號文件“關(guān)于下達(dá)2020年

推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（修訂）的通知”下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號為

20204077-T-605，項(xiàng)目名稱為“金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法”。本項(xiàng)目是修

訂項(xiàng)目，代替GB/T2039-2012。主要起草單位:鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標(biāo)

準(zhǔn)研究院、……、鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司等，計(jì)劃完成時(shí)間為2021年，

鑒于采標(biāo)的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO204正在修訂中，2021年申請延期一年。

2、主要工作過程

起草(草案、調(diào)研)階段:計(jì)劃下達(dá)后，2020年4月26日全國鋼標(biāo)委力學(xué)分

委員會(huì)組織各起草單位成立了起草工作組，由鋼鐵研究總院為組長單位，負(fù)責(zé)主

要起草工作。工作組對國內(nèi)外拉伸蠕變試驗(yàn)方法和技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進(jìn)行全面

調(diào)研，同時(shí)廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外技術(shù)資料，進(jìn)行了大量的研究分析、資料

查證工作，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面總結(jié)和歸納，在此基礎(chǔ)上編制出《金屬

材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。經(jīng)工作組及有關(guān)專家研討后，對

標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進(jìn)行了認(rèn)真的修改，于2023年08月形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及其編

制說明等相關(guān)附件，報(bào)全國鋼標(biāo)委力學(xué)分委員會(huì)秘書處。

征求意見階段:2023年08月3日，由全國鋼標(biāo)委力學(xué)分委員會(huì)秘書處將標(biāo)

準(zhǔn)征求意見稿和編制說明發(fā)送到力學(xué)分委員會(huì)委員及有代表性的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)方廣

泛征求意見，同時(shí)在《鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會(huì)意見，為期2個(gè)月時(shí)間。

注意：如果標(biāo)準(zhǔn)草案涉及專利，在標(biāo)準(zhǔn)制修訂過程中的任何階段，均應(yīng)附上《已披露

的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵(lì)沒有參與國家標(biāo)準(zhǔn)

制修訂的組織或者個(gè)人在標(biāo)準(zhǔn)制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必要專

利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)由鋼鐵研究總院等單位共同起草。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)在修訂過程中，遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時(shí)推出、

及時(shí)修訂、不斷完善”的原則，注重標(biāo)準(zhǔn)修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、

應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)

一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO204：2023《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》。在起

草過程中，主要按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)

構(gòu)和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)時(shí)，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)

的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的

先進(jìn)性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO204：2023(E)，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了：a）連續(xù)監(jiān)測

延伸的連續(xù)蠕變試驗(yàn)，b）定期測量伸長率的間斷蠕變試驗(yàn)，c）通常只測量斷裂

時(shí)間的蠕變斷裂試驗(yàn)，d）驗(yàn)證給定應(yīng)力下可以超過預(yù)定的時(shí)間，延伸率或伸長

率不必記錄。

隨著我國航空航天、核電裝備、火電用鋼、大型石油化工裝備的迅猛發(fā)展，

對金屬材料高溫蠕變性能的測試需求快速增多，借此次修訂GB/T2039的機(jī)會(huì)，

起草小組將針對標(biāo)準(zhǔn)中7.5參考長度（Lr）的測定中的第2種情況展開驗(yàn)證試驗(yàn)。

因?yàn)閲鴥?nèi)眾多實(shí)驗(yàn)室蠕變引伸計(jì)都是安裝在試樣平行長度的凸臺(tái)上，按照標(biāo)準(zhǔn)要

求需要按照公式（11）計(jì)算參考長度（Lr）。

2、主要技術(shù)差異

本文件代替GB/T2039—2012《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》，與GB/T

2039-2012相比，除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外，主要技術(shù)變化如下：

—增加了引言；

—對范圍進(jìn)行了修改,連續(xù)蠕變試驗(yàn)、間斷蠕變試驗(yàn)、只測量斷裂時(shí)間的蠕

變斷裂試驗(yàn)以及驗(yàn)證給定應(yīng)力下的通過性試驗(yàn)；

—在規(guī)范性引用文件中，本文件直接引用與國際標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的我國國家標(biāo)

準(zhǔn)；

—增加和更改了部分術(shù)語和定義；

—公式1進(jìn)行了更正；

—表1符號和說明根據(jù)術(shù)語和定義也做了相應(yīng)修改；

—圖1修改為“應(yīng)力-延伸率示意圖”；

—原附錄A中關(guān)于熱電偶的相關(guān)信息挪到了標(biāo)準(zhǔn)的正文6.3.3和6.3.4；

—細(xì)化了參考長度的測定要求并增加了相應(yīng)的計(jì)算公式；

—豐富了附錄A關(guān)于熱電偶溫度漂移的信息；

—在附錄C中增加了關(guān)于應(yīng)力集中系數(shù)Kt的計(jì)算公式；

—附錄D中增加了B類不確定度評估的流程圖（圖D.2）。

四、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證)情況

針對標(biāo)準(zhǔn)中7.5參考長度（Lr）的測定中的第2種情況展開驗(yàn)證國標(biāo)GB/T

2039、美國ASTME139-2011（2018）標(biāo)準(zhǔn)和航標(biāo)HB5151-1996在參考長度的測

定對比試驗(yàn)：

圖1GB/T2039圓棒蠕變試樣（Φ5）

圖2GB/T2039短標(biāo)距圓棒蠕變試樣（Φ10）

圖3GB/T2039長標(biāo)距圓棒蠕變試樣（Φ10）

圖4HB5151圓形標(biāo)準(zhǔn)蠕變試樣

圖5HB5151中Φ10圓形非標(biāo)準(zhǔn)蠕變試樣

這里針對用量最多的圓棒蠕變試樣（短標(biāo)距和長標(biāo)距試樣）來進(jìn)行國標(biāo)、美

標(biāo)和航標(biāo)的對比分析，這里美標(biāo)使用的試樣圖與國標(biāo)一致。

國標(biāo)在7.5參考長度（Lr）的測定：

情況2—平行長度Lc之外的原始標(biāo)距長度Lo，和/或引伸計(jì)標(biāo)距長度Le。

當(dāng)引伸計(jì)安裝在平行段的凸臺(tái)或試樣的肩部時(shí)，參考長度應(yīng)按以下公式計(jì)

算：

這種情況如圖2c）和d）所示，其中具有直徑變化的試樣截面（如試件的

肩部或用于引伸計(jì)應(yīng)用的凸臺(tái)）成為原始標(biāo)距和引伸計(jì)標(biāo)距的一部分。應(yīng)使用公

式（11）用于計(jì)算延伸/伸長百分比的參考長度Lr，以考慮凸起的應(yīng)變貢獻(xiàn)（見

圖2d）

（11）

公式中：

n—試驗(yàn)溫度下試驗(yàn)材料的應(yīng)力指數(shù)，如果未知的話，通常取n=5；

li—過渡部分的長度增量。經(jīng)驗(yàn)表明，li=0.1mm適合計(jì)算。

因?yàn)橐煊?jì)的安裝方式為凸臺(tái)安裝，需要對蠕變的標(biāo)距進(jìn)行修正，按照美標(biāo)

ASTME139中8.2.4的要求，將A、B兩點(diǎn)之間的長度，作為修正后的標(biāo)距長度（如

圖6所示）：

圖6計(jì)算修正的標(biāo)距長度示意圖

HB5151直接將凸臺(tái)內(nèi)測的長度作為參考長度。

三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考長度的數(shù)據(jù)見表1：

表1國標(biāo)、美標(biāo)和航標(biāo)參考長度對比

試樣規(guī)試樣直徑凸臺(tái)內(nèi)測長平行長度

標(biāo)準(zhǔn)參考長度Lr

格范圍度L0Lc

4.96～

GB/T2039-2012Φ525.0023.0024.05

5.07

4.97～

ASTME139-2011(2018)Φ525.0023.0023.97

5.07

HB5151-96Φ55.0025.0023.0025.00

9.92～

GB/T2039-2012Φ1050/10048/9849.34/99.34

10.15

9.87～

ASTME139-2011(2018)Φ1050/10048/9849.32/99.32

10.03

HB5151-96Φ1010.0050.0048.0050.00

表2國標(biāo)、美標(biāo)和航標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)對比（一）

標(biāo)準(zhǔn)彈性形

1000h塑性0.2%塑性0.5%塑性1%塑性2%塑性5%

變

總變形mm變形量mm變形量mm變形量mm變形量mm變形量mm

mm

GB/T20390.02554.56820.07360.1460.2660.5071.228

ASTME1390.02554.56820.07340.1450.2650.5051.224

HB51510.02554.56820.07550.1510.2760.5261.276

GB/T20390.01780.51480.11650.2650.5111.0052.485

ASTME1390.01780.51480.11640.2640.5111.0042.484

HB51510.01780.51480.11780.2680.5181.0182.518

表3國標(biāo)、美標(biāo)和航標(biāo)相關(guān)數(shù)據(jù)對比（二）

標(biāo)準(zhǔn)彈性塑性伸長率1000h

t/ht/ht/ht/ht/h

伸長率%%總變形%p0.2p0.5p1p2p5

GB/T20390.106018.8818.9980.18152.79247.96440.621084.57

ASTME1390.106418.9519.0680.13152.45247.13438.951081.40

HB51510.102018.1718.2782.20157.29254.64457.111128.59

GB/T20390.03611.0071.0441.02254.78985.49--

ASTME1390.03611.0081.0440.86253.11984.82--

HB51510.03560.9941.0342.10260.611009.15--

通過上述數(shù)據(jù)對比可以看出，國標(biāo)和美標(biāo)的參考長度很接近，相應(yīng)的蠕變試

驗(yàn)參數(shù)測量結(jié)果也很接近。個(gè)人認(rèn)為，對參考長度Lr的計(jì)算，簡便算法可以參

照ASTME139的中8.2.4進(jìn)行。HB5151-1996標(biāo)齡太長，對參考長度的處理較

簡單，未與國際標(biāo)準(zhǔn)（或美國標(biāo)準(zhǔn)）同步更新。

有關(guān)高溫持久蠕變試驗(yàn)結(jié)果的不確定度評定，由于目前我國沒有高溫蠕變或

持久標(biāo)準(zhǔn)樣品，目前只能按照ISO204:2023附錄D中提供了歐洲標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)委員

會(huì)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行評定，所以直接轉(zhuǎn)化了國際標(biāo)準(zhǔn)的附錄D。

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。

五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)于1098年首次發(fā)布，1997年和2012年進(jìn)行了修訂，本次是第3次修

訂。

隨著我國航空航天、核電裝備、火電用鋼、大型石油化工裝備的迅猛發(fā)展，

對金屬材料高溫蠕變性能的測試需求快速增多，通過修訂GB/T2039，充分納入

和反映了當(dāng)今新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的先進(jìn)技術(shù)成果，解決標(biāo)齡老化問題，保

證標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)效性，為新型電站用鋼的推廣應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐，為指導(dǎo)和

規(guī)范冶金產(chǎn)品的生產(chǎn)和驗(yàn)收提供了依據(jù)，有利于提高產(chǎn)品的技術(shù)性能、安全可靠

性及環(huán)保性能。

通過標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，將促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，增強(qiáng)產(chǎn)品的國內(nèi)外市場競爭力，

同時(shí)為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級創(chuàng)造條件，對規(guī)范市場競爭，引導(dǎo)市場良性

發(fā)展，對于我國鋼鐵領(lǐng)域相應(yīng)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型升級具有非常積極的促進(jìn)作用。

六、與國際、國外對比情況

現(xiàn)行國內(nèi)外金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法包括：國標(biāo)GB/T2039-2012，

國際標(biāo)準(zhǔn)ISO204：2023，美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)ASTME139-2011（2018）和ASTM

E292-2017。本標(biāo)準(zhǔn)與ISO204：2023和ASTME139-2011、ASTME292-2017相

比，主要技術(shù)差異如下:

ASTME139自成體系，相比其他標(biāo)準(zhǔn)總體要求更高，也反應(yīng)了蠕變及持久

試驗(yàn)要求不斷提高的發(fā)展趨勢。

ASTME139、ISO204和GB/T2039對試驗(yàn)機(jī)力值的要求均為1%，ASTM

E139和GB/T2039對同軸度的要求均為10%。

GB/T2039較ISO204：2023增加了對試驗(yàn)機(jī)同軸度的要求以及試驗(yàn)機(jī)的校

準(zhǔn)周期要求、對應(yīng)變測量裝置—引伸計(jì)的校準(zhǔn)周期由三年修改為一年以及增加了

加熱爐均溫帶的校準(zhǔn)。

ASTM標(biāo)準(zhǔn)的可操作性更強(qiáng)，對于試驗(yàn)方法和校準(zhǔn)方法，有相應(yīng)詳細(xì)的操作

程序，有的還加入原因解釋或示例，便于操作者理解和應(yīng)用。

七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)

制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

九、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明

建議本標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)。

十、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

一般情況下，建議本標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布6個(gè)月后實(shí)施。

十一、廢止或代替現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)，代替GB/T2039-2012。

十二、其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)

無。

《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》

國家標(biāo)準(zhǔn)編制工作組

2023年08月03日

一、工作簡況

1、任務(wù)來源

根據(jù)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)國標(biāo)委發(fā)[2020]第48號文件“關(guān)于下達(dá)2020年

推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃（修訂）的通知”下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，項(xiàng)目編號為

20204077-T-605，項(xiàng)目名稱為“金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法”。本項(xiàng)目是修

訂項(xiàng)目，代替GB/T2039-2012。主要起草單位:鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標(biāo)

準(zhǔn)研究院、……、鋼研納克檢測技術(shù)股份有限公司等，計(jì)劃完成時(shí)間為2021年，

鑒于采標(biāo)的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO204正在修訂中，2021年申請延期一年。

2、主要工作過程

起草(草案、調(diào)研)階段:計(jì)劃下達(dá)后，2020年4月26日全國鋼標(biāo)委力學(xué)分

委員會(huì)組織各起草單位成立了起草工作組，由鋼鐵研究總院為組長單位，負(fù)責(zé)主

要起草工作。工作組對國內(nèi)外拉伸蠕變試驗(yàn)方法和技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展情況進(jìn)行全面

調(diào)研，同時(shí)廣泛搜集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外技術(shù)資料，進(jìn)行了大量的研究分析、資料

查證工作，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面總結(jié)和歸納，在此基礎(chǔ)上編制出《金屬

材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)草案初稿。經(jīng)工作組及有關(guān)專家研討后，對

標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進(jìn)行了認(rèn)真的修改，于2023年08月形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及其編

制說明等相關(guān)附件，報(bào)全國鋼標(biāo)委力學(xué)分委員會(huì)秘書處。

征求意見階段:2023年08月3日，由全國鋼標(biāo)委力學(xué)分委員會(huì)秘書處將標(biāo)

準(zhǔn)征求意見稿和編制說明發(fā)送到力學(xué)分委員會(huì)委員及有代表性的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)方廣

泛征求意見，同時(shí)在《鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)》網(wǎng)站上公開征求社會(huì)意見，為期2個(gè)月時(shí)間。

注意：如果標(biāo)準(zhǔn)草案涉及專利，在標(biāo)準(zhǔn)制修訂過程中的任何階段，均應(yīng)附上《已披露

的專利清單》廣泛征求意見，并將反饋意見加以說明。鼓勵(lì)沒有參與國家標(biāo)準(zhǔn)

制修訂的組織或者個(gè)人在標(biāo)準(zhǔn)制修訂的任何階段披露其擁有和知悉的必要專

利。

3、主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標(biāo)準(zhǔn)由鋼鐵研究總院等單位共同起草。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)在修訂過程中，遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時(shí)推出、

及時(shí)修訂、不斷完善”的原則，注重標(biāo)準(zhǔn)修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、

應(yīng)用推廣相結(jié)合，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性以及標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)、統(tǒng)

一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性和規(guī)范性的原則來進(jìn)行本標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO204：2023《金屬材料單軸拉伸蠕變試驗(yàn)方法》。在起

草過程中，主要按GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)

構(gòu)和起草規(guī)則》的要求編寫。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)時(shí)，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)

的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的

先進(jìn)性和合理性。

三、主要內(nèi)容說明

1、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO204：2023(E)，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了：a）連續(xù)監(jiān)測

延伸的連續(xù)蠕變試驗(yàn)，b）定期測量伸長率的間斷蠕變試驗(yàn)，c）通常只測量斷裂

時(shí)間的蠕變斷裂試驗(yàn)，d）驗(yàn)證給定應(yīng)力下可以超過預(yù)定的時(shí)間，延伸率或伸長

率不必記錄。

隨著我國航空航天、核電裝備、